高考生物提分宝典（一轮）第47课-基因工程

第47课基因工程

普查讲47基因工程

1.基因工程的概念

（1）（2019汇编，6分）下列关于基因工程的叙述，正确的是，：）

A.基因工程是细胞水平上的生物工程

B.基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因

C.基因工程成功的原因之一是所有生物共用同一套遗传密码

D.基因工程的产物对人类都是有益的

答案：C

解析：基因工程是在DNA分子水平上的操作，不是细胞水平上的生物工程，故A项错

误。抗菌素抗性基因常常作为重组质粒上的标记基因，目的是筛选出含有目的基因的受体细

胞，故B项错误。基因工程成功的原因之一是所有生物共用同一套遗传密码，这样一种生物

的基因可以在另一•种生物体内表达，故C项正确。基因工程的产物对人类不一定是有益的，

也可能会产生食品安全问题、生物安全问题和环境安全问题，故D项错误。

2.基因工程的操作工具

（2）（多选）（2019汇编，6分）下列有关基因工程中操作工具的叙述，正确的是（）

A.一种限制前只能识别一种特定的脱氧核甘酸序列

B.限制酣可用于提取目的基因，主要存在于微生物体内

C.DNA连接酶的本质是一种分泌蛋白，可用于目的基因与运载体的结合

D.DNA复制时，DNA连接酶可催化子链上的核甘酸之间形成磷酸二酯键

E.DNA连接前只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，而不能将双链DNA片

段的平末端连接起来

F.质粒都含有标记基因和限制朝识别位点，故常作为基因工程的载体

G.某种细菌质粒可作为基因工程的我体，则该质粒是由DNA分子与蛋白质构成的

答案：AB

解析：限制酶具有特异性.一种限制前只能识别一种特定的脱氧核甘酸序列，故A项正

确。限制酹可用于提取目的基因和切割载体，主要从原核生物中分离纯化出来，故B项正确。

DNA连接酶可分为EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶，可用于连接目的基因和运载体形

成重组质粒，但其不是分泌蛋白，故C项错误。DNA复制时，催化子链上的核甘酸之间形

成磷酸二酯键的是DNA聚合函，故D项错误。DNA连接酶中的T4DNA连接酶既能连接整

性末端，也能连接平末端，只不过连接平末端的效率较低，故E项错误。天然的质粒不能直

接作为载体，基因工程中被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，因

此质粒不一定都含有限制酶切割位点和标记基因，故F项错误。质粒是一种裸露的、结构简

单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的小型双链环状DNA分子，不含蛋

白质，故G项错误。

（3）（经典题,6分）如图为DNA分子的某一片段，其中①、②、③分别表示某种胸的作

用部位，则相应的酶依次是（）

J②

A.解旋酶、限制酶、DNA连接酶

B.解旋酶、限制酶、DNA酶

C.解旋酶、限制酶、DNA聚合酶

D.解旋航DNA连接酶、限制酶

答案：A

解析：分析题图可知，①是氢键，是解旋酶的作用位点，②是磷酸二酯键，限制酶可将

其切开，DNA连接酶可作用于③，将两个DNA片段之间的磷酸二酯键连接起来，故A项正

确。

3.基因工程的基本操作程序

a.目的基因的获取和PCR技术

(4)(2017江苏单科，8分)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组

计划通过多聚酣链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的

净化处理。如图是PCR扩增过程示意图，请回答下列问题：

«DNA

嬉续

循环

94T步碇1

55℃步碇2

□

72T步璟3

第二梏掂环、

94七步度:

①从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA,通过获得

_____________________用于PCR扩增。

②设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物I和引物2),为方便构建重组质粒,

在引物中需要增加适当的位点。设计引物时需要避免引物之

间形成,而造成引物自连。

③图中步骤1代表,步骤2代表退火，步骤3代表延伸，这三个步骤

组成一轮循环。

④PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏

的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但

的引物需要设定更高的退火温度。

⑤如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有（填字母：A.升

高退火温度B.降低退火温度C.重新设计引物）。

答案：①逆转录（1分）cDNA（l分）②限制性核酸内切酊（限制酶）（1分）碱基互补配

对（1分）③变性（1分）④引物与模板（1分）GC含量高（1分）⑤BC（1分）

解析：①PCR扩增目的基因，首先要有目的基因作为模板，所以从高表达MT蛋白的生

物组织中提取mRNA,通过逆转录获得cDNA,从而用于PCR扩增。

②构建重组质粒，首先要用限制性核酸内切酶切割含目的基因的DNA片段和质粒，所

以位于目的基因两端的引物中需要增加适当的限制性核酸内切的位点。设计的引物之间不能

有碱基互补配对，否则会造成引物自连，而不能与模板相连。

③图中步骤1、2、3分别代表变性、退火、延伸，这三个步骤组成一轮循环。

④退火表示引物与模板相连，若退火温度过高会破坏引物与模板的碱基配对。由于G—C

之间有三个氢键，A—T之间有两个氢键，所以G—C含量越高的引物，退火温度越高。

⑤PCR反应得不到任何扩增产物，可能是退火温度过高，导致引物与模板不能相连；也

可能是引物间相互配对，引物自连，不能与模板相连。因此，可通过降低退火温度或重新设

计引物进行改进。

b.基因表达载体的构建

（5）（2016江苏单科，9分）如表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注

了相关限制酣的醐切位点，其中切割位点相同的醐不重复标注。请回答下列问题：

限制薛BamHlBellSou3AIHindDI

JGATCCTLVTCAIGATCA^AGCTl

识别序列及

切割位点CCTAGGACTACTCTACTTCGAA

tt1t

四环京抗性基因

BamHl

HindUI

RamHII引物甲

Bell

BamBl

Befll/引/物7丙引A物乙|f

Hindis

目的基因Sau3AI

启动子氨节青露素

抗性基因

n1图2

①用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用两种限制酎切割,

酶切后的载体和目的基因片段，通过酶作用后获得重组质粒。为了扩增重

组质粒，需将其转入处于态的大肠杆菌。

②为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加,

平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中o

③若BamHI酶切的DNA末端与BelI随切的DNA末端连接，连接部位的6个碱荒对

序列为,对于该部位，这两种酶（填“都能”“都不能”或“只有

一种能”）切开。

④若用Sa”3AI切图1质粒最多可能获得种大小不同的DNA片段。

答案：①&/I和〃沛川【（1分）（DNA）连接（1分）感受（1分）②四环素（1分）引物甲

TGATCC/GGATCAA

和引物丙（1分）③都不能（1分）④7（1分）

ACTAGGCCTAGT7

解析：①选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点，但I可把两种抗性基因

都切开，并且可能使质粒中启动子丢失，因此只能选反71和小〃41【【。酶切后的载体和目的

基因片段，通过DNA连接酹作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于感

受态的大肠杆菌细胞中。

②为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，由于质粒上的氨苦青霉素抗性基因被破坏，

但四环素抗性基因未被破坏，导致重组质粒的大肠杆菌可在含四环素的培养基上生长，因此

应在筛选平板培养基中添加四环素。PCR技术要求两种引物分别和目的基因的两条单链结合,

沿相反的方向合成子链，因此应选引物甲和引物丙。

③根据BamHI和BelI的一切位点,BamW\酶切的DNA末端与Bel\酶切的DNA末

TGATCC/GGATCAA

端连接，连接部位的6个碱基对序列为人下，与两种酶的前切位点均不同，

ACTAGG\CCTAGT7

因此这两种酶都不能切开该部位。

④根据BamHI、BelI和Sau3\I的酶切位点，Sa”3AI在质粒上有三个酶切位点，完

全酶切可得到A、B、C三种片段，若部分位点被切开，可得到AB、AC、BC、ABC四种片

段，所以用Sau3A1切图1质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。

C.目的基因的导入、检测与鉴定

（6）（经典题，9分）植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与枭个基因有关。若从该植物中

获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列

问题：

①将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物的体细胞中，

经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此

再生植株中该基因的，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的

是否得到提高。

②假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3：1

时，则可推测该耐旱基因整合到了（填“同源染色体的一条上”或

“同源染色体的两条上”）。

答案：①乙（2分）表达产物（2分，其他合理答案也给分）耐旱性（2分）②同源染色体

的一条上（3分）

解析：①由题意可知，要提高植物乙的耐旱性，需要利用农杆菌转化法将耐旱基因导入

植物乙的体细胞中。要检测耐旱基因是否表达，应该用抗原一抗体杂交实验检测其表达产物：

个体水平检测可在田间试验中检测其耐旱性情况。

②由题目中的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为3：1,

符合基因的分离定律，可知得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子，因此可推测该耐旱基因

整合到了同源染色体的一条上。

4.基因工程的应用

（7）（2016天津理综，12分）人血清白蛋白（HSA）具有重要的医用价值，只能从人血浆中

制备。如图是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径。

①为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取合成总cDNA,然后

以cDNA为模板，使用PCR技术扩增HSA基因。图中箭头表示一条引物结合模板的位置及

扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。

HSAjk因

②启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体,

需要选择的启动子是（填写字母，单选）。

A.人血细胞启动子B.水稻胚乳细胞启动子

C.大肠杆菌启动子D.农杆菌启动子

③利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是

④人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确空间结构才能有活性。与

途径II相比，选择途径I获取rHSA的优势是

⑤为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与的生物学功能一致。

答案：①总RNA（或mRNA）（2分）

HSA基因

1..............................................................（2分）

②B（2分）③吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化（2分）④水稻是

真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工（2分）

@HSA（2分）

解析:①合成总cDNA需提取细胞中所有的mRNA,然后通过逆转录过程获得总cDNA,

采用PCR技术扩增HSA基因时，两条引物分别与模板链的3,端结合，扩增方向相反。

②根据启动子通常具有物种及组织特异性，在水稻胚乳细用内特异表达rHSA,需选择

水稻胚乳细胞启动子。

③利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，酚类物质可以吸引农杆菌移向水稻受体细胞,

有利于目的基因成功转化。

④水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工，而大肠杆菌是原

核生.物，细胞中不具有能加工货白质的膜系统。

⑤为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与天然的HSA生物学功能一致。

5.蛋白质工程

（8）（2015全国H,15分）已知生物体内有一种蛋白质（P）,该蛋白质是i种转运蛋白，由

305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯

丙氨酸，改变后的蛋白质（Pi）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：

①从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的

进行改造。

②以P基因序列为基础，获得Pi基因的途径有修饰基因或合成基因。

所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括的复制：

以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：O

③蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过

和,进而确定相对应的脱氧核甘酸序列，

据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定。

答案：①氨基酸序列（或结构）（1分，其他合理答案也可）②P（2分）P］（2分）DNA和

RNA（或遗传物质）（2分）DNA-RNA、RNA-DNA、RNA-蛋白质（或转录、逆转录、翻译）（3

分）③设计蛋白质的结构（2分）推测氨基酸序列（2分）功能（1分）

解析：①由题干信息可知改造蛋白质的功能，可通过改变蛋白质的结构实现，蛋白质的

结构由其氨基酸的序列决定，因此要改变蛋白质的功能，应考虑对蛋白质的氨基酸序列进行

改造。

②依据蛋白质工程的定义及题中信息可知，获得Pi基因的途径有修饰现有（P）基因或合

成新（Pi）基因。中心法则的全部内容包括:DNA的复制、RNA的复制、转录、逆转录和翻译。

③蛋白质工程的基本途径；从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质结构一推测应

有的氨基酸序列一找到相应的脱氧核甘酸序列。通过蛋白质工程合成的蛋白质还需要进行生

物活性的鉴定，即功能鉴定，看是否达到人们的要求。

随堂普查练47

1.（2017天津理综，6分）获得抗除草剂转基因玉米自交系A,技术路线如图。为防止酶

切产物自身环化，构建表达载体需用2种限制酶，选择的原则是（）

T-DNAr^j盾通

表达

抗生索载体

抗性基因

除草剂抗性基因G®一

①Ti质粒内，每种限制酶只有一个切割位点

②G基因编码蛋白质的序列中，每种限制酶只有一个切割位点

③醯切后，G基因形成的两个黏性末端序列不相同

④胸切后，Ti质粒形成的两个黏性末端序列相同

A.①③B.①④C.②③D.②®

答案：A

解析:为了防止Ti质粒被切成多个片段而失去应有功能，每种限制酶只有一个酶切位点,

①正确；若编码蛋白质的序列中，有限制酶的切位点，会使序列不能合成蛋白质，②错误；

酶切后形成的黏性末端不同，，呆证了G基因不发生自身环化，③正确：若形成的黏性末端序

列相同，会使Ti质粒发生自身环化，④错误，因此选择的原则是①③，故A项正确。

2.（2018北京理综，6分）汨XhoI和SalI两种限制性核酸内切酶分别处理同'DNA片

段，的切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是（）

Xho]Sal]Sal}Sod\Xho\

A.图I中两种酶识别的核甘酸序列不同

B.图2中醉切产物可用于构建重组DNA

C.泳道①是用SH【处理得到的酶切产物

D.图中被酌切的DNA片段是单链DNA

答案：D

解析：分析图1可知，XhoI有2个酶切位点，Sal\有3个酶切位点，这些酶切位点不

重合，所以图I中两种限制酎识别的核甘酸序列不同，故A项正确，不符合题意。图2中的

酶切产物可与用同种限制酶处理的载体构建重组DNA,故B项正确，不符合题意。由图2

可知，泳道①得到了四种酶切产物，说明泳道①是由具有3个溶切位点的酶处理后得到的，

即用Sa/1处理得到的醉切产物，故C项正确，不符合题意。限制酶识别的是双链DNA分子

中某种特定的核甘酸序列，并在特定位点上切割DNA,不是识别单链DNA,故D项错误,

符合题意。

3.（经典题，6分）如图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的

是（）

构这表达栽体转入

Ti质粒重组含重组Ti质导

入

含抗虫Ti质粒粒的农杆菌

基因的DNA植

物

①细

胞

力”“生

*成枝林X）

植物

植株细胞

⑤

A.②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合的参与

B.③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上

C.④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状

D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异

答案：D

解析：构建表达载体需要限制性核酸内切施和DNA连接酶，故A项错误。③侵染植物

细胞后，重组Ti质粒上的T—DNA不是整合到受体细胞的染色体上，而是整合到受体细胞

染色体的DNA分子匕故B项错误。染色体上含有目的基因，但目的基因也可能不能转录

或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，故C项错误。若植株表现出抗虫性状，

说明目的基因成功导入受体细胞并成功表达，该过程中发生了基因重组，为可遗传变异，故

D项正确。

4.（2018北京模拟，15分）研究人员将乙肝病毒的表面抗原田BsAg）基因转入番茄幼叶细

胞中，获得能产生乙肝疫苗的番茄植株。请回答下列问题：

⑴利用PCR技术扩增HBsAg基因时，目的基因DNA受热变性后的单链与引物互补序

列结合，在脚的作用下进行延伸。若设计的引物含有€7。I酶切位点和

SacI酶切位点，则用作载体的DNA分子应（填“含有”或“不含有”}ClaI酶切位

点和SacI酣切位点，理由是0

（2）将HBsAg基因导入番茄幼叶细胞最常用的方法是，该方法可以使

目的基因插入到细胞中的DNA上。

（3）可利用植物组织培养技术获得转基因番茄植株，该技术利用的原理是

（4）通过电镜对番茄果实提取物进行观察，发现了HBsAg颗粒，说明目的基因导入受体

细胞后。用获得的转基因番茄果实饲喂小鼠，如果在小鼠血清

中检测到，说明转基因植物疫苗可口服。

答案：（1）热稳定DNA聚合（2分）含有（1分）供HBsAg基因插入载体DNA中（2分）

（2）农杆菌转化法（2分）染色体（1分）（3）具有某种植物全部遗传信息的任何一个细胞，都具

有发育成完整个体的潜能（植物细胞具有全能性）（3分）（4）可以维持稳定和表达（2分）抗乙

肝病毒的抗体（2分）

解析：（l）PCR技术扩增目的基因的过程需要热稳定DNA聚合萌的催化；已知设计的引

物含有QaI酶切位点和Sac\酶切位点,则用作我体的DNA分子也应含有ClaI前切位点

和SacI酶切位点，以便HBsAg基因插入载体DNA中。

（2）将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，通过该方法最终将目的基因插入细胞中

染色体的DNA上。

（3）植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性。

（4）HBsAg是目的基因控制合成的，若在转基因番茄体内出现了HBsAg颗粒，说明目的

基因导入受体细胞后可以维持稳定并成功表达。用获得的转基因番茄果实饲喂小鼠，如果在

小鼠血清中检测到抗乙肝病毒的抗体，说明HBsAg颗粒（抗原）可以进入小鼠体内，并引起小

鼠的免疫反应，则转基因植物疫苗可口服。

5.（2018江苏单科.8分）为生产具有特定性能的a—淀粉酶，研究人员从某种海洋细菌

中克隆了a—淀粉前基因（1656个碱基对），利用基因工程大量制备a—淀粉触，实验流程见

下图。请回答下列问题：

（I）利用PCR技术扩增a—淀粉酶基因前，需先获得细菌的C

（2）为了便于扩增的DNA片段与表达我体连接，需在引物的端加上限制性酶切

位点，且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，主要目的是

（3）进行扩增时，反应的温度和时间需根据具体情况进行设定，下列选项中的设

定与引物有关，的设定与扩增片段的长度有关。（填序号）

①变性温度②退火温度③延伸温度④变性时间⑤退火时间⑥延伸时间

（4）下图表示筛选获得的工程菌中编码a—淀粉陶的mRNA的部分碱基序列：

5'-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU....一3'

图中虚线框内mRNA片段包含个密码子，如虚线框后的序列未知，预测虚线框

后的第一个密码子最多有种。

（5）获得工程菌表达的a—淀粉酶后，为探究影响酶活性的因素，以浓度为1%的可溶性

淀粉为底物测定酶活性，结果如下：

5()mmol/LNaHPO-

缓冲液2450mmol/LTris—HC150mmol/LGly—NaOH

KH2PO4

pH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5

酶相对

25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8

活性％

根据上述实验结果，初步判断该a—淀粉酎活性最高的条件为

答案：（1）基因组DNA（1分）（2）5，（1分）使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连

（1分）（3）@（1分）⑥（1分）（4）8（1分）13（1分）（5）pH为8.5,缓冲液为50mmol/LTris

一HC1（1分）

解析：（1）基因工程中获取目的基因的方法有从基因文库中获取.PCR扩增和人工合成.

其中PCR扩增目的基因的前提是获得该细菌的基因组DNA。

（2）目的基因与运载体连接前需用限制酶对两者进行切割，引物的3,端是子链延伸的方向,

应该在引物的5,端加上某种限制酶的识别序列：在两条引物上加入不同的限制性酶切位点的

目的是防止•种陶切后出现的目的基因可能反向插入表达载体，以及目的基因可能发生自连。

（3）①变性温度跟目的基因中G/C碱基对的比例有关;②退火温度取决于引物中碱基G/C

的比例；③延伸温度取决于Zg聚合酶的最适温度：④变性时间-一股统一设定；⑤退火时间

一般统一设定；⑥延伸时间取决于合成子链的长度，即扩增的目的基因的长度。故本小题答

案分别选②和⑥。

(4)密码子指mRNA上3个相邻的碱基。虚线框中共有24个碱基，所以共有密码子8个。

而虚线框外密码子的第一个碱基确定为U,该密码子共有4X4=16种可能，但其中的UAG、

UAA、UGA是终止密码子，由于虚线框中的第一个密码子AUG是起始密码子，且该目的基

因长度达1656个碱基对，转录产生的mRNA中密码了远不止9个，所以3个终止密码了•不

可能出现在第9位，故最多有16—3=13种可能。

(5)本小题考查考生对实验数据的分析能力。由表格中数据可得出酶相对活性最高为

99.5%,其对应的pH为8.5。但某些考生很容易落下缓冲液的名称而丢分。准确答案应是pH

为8.5,缓冲液为50mmol/LTris-HCl。

课后提分练47基因工程

A组(巩固提升)

1.(2018北京模拟，6分)基因工程为花卉育种提供了新的技术保障。如图为花卉育种

的过程(字母代表相应的物质或结构，数字代表过程或方法)。下列说法正确的是()

供体细胞-----a—।①

产基因表达栽体

找体DNA―•[②

受体植物—植物细息上二人上转基因植株

A.①过程需要的酶有限制酶和DNA聚合酶

B.②过程常用的方法是农杆菌转化法

C.③、④过程为分化和再分化，该过程体现了植物细胞的全能性

D.转基因生物DNA上是否插入目的基因，可用抗原一抗体杂交技术进行检测

L答案：B

解析：①过程是构建基因表达载体，需要的筋有限制酹和DNA连接酎，故A项错误。

②过程是将基因表达载体导入到植物细胞中，采用最多的方法是农杆菌转化法，故B项正确。

由外植体培养为转基因植株的③、④过程为脱分化和再分化，该过程体现了植物细胞的全能

性，故C项错误。检测目的基因是否插入到生物体内，应利用DNA分子杂交技术，故D项

错误。

2.(2018全国I,15分)回答下列问题：

⑴博耶(H.Boycr)和科恩(SCohcn)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆

菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了

____________________________________________________________________________(答出两

点即可)。

⑵体外重组的质粒可通过Ca?+参与的方法异入大肠杆菌细胞：而体外重组的噬

菌体DNA通常需与组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌

体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是

(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。

为防止蛋白质被降解，在实验中应选用的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白

质纯化的过程中应添加的抑制剂。

答案：（1）体外重组的质粒可以进入受体细胞、真核生物基因可在原核细胞中表达（4分）

（2）转化（2分）外壳蛋白（或噬菌体蛋白）（2分）细菌（2分）（3）蛋白酶缺陷型（3分）蛋白萌（2

分）

解析：（1）非洲爪螭属于真核生物，而大肠杆菌属于原核生物，基因工程利用质粒作为载

体使得非洲爪蟾的基因在大肠杆菌体内表达，既证明了体外重组的质粒可以进入受体细胞，

也证明了真核生物的基因可以在原核细胞中表达。

（2）用Ca?+处理细胞，可使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态即感受态，

这是将重组质粒导入大肠杆菌细胞最常用的转化方法。噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的

病毒，化学组成简单，由核酸和蛋白质组成，只有当噬菌体的结构完整时，即DNA与外壳

蛋白同时具备才具有侵染能力。

（3）为了防止目的基因的表达产物在大肠杆菌细胞内被降解，实际操作过程中应该选择不

具备降解蛋白质能力的受体菌，即选择蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞。而在蛋白质

纯化过程中，为了防止其被降解，应该添加蛋臼能抑制剂。

3.（2016全国山，15分）图1中的三个DNA片段上依次表示出了£coRI、BamWI和

3AI三种限制前的识别序列与切割位点，图2为某种表达我体的示意图（我体上的EcoR

I、Sa”3AI的切点是唯一的〕。

—CAATTC——CCATCC——CATC—

—CTTAAG——CCTAGG——CTAG一

根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

（I）经BamHI酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被的切后的产物

连接，理由是。

（2）若某人利用图2所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图

3所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有,不能表达

的原因是

目的基因

目的基因

一目的基因

甲

图3

（3）DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的胸，常见的有和

，其中既能连接黏性末端乂能连接平末端的是0

答案:⑴“〃3AI（2分）限制酶Sau3AI和Ba〃iHI酶切割后形成的黏性末端相同（2分）

（2）甲、丙（2分）在基因表达载体中，启动子位于目的基因的首端，终止子位于目的基因的

尾端，这样的基因才能表达。弱中甲和丙均不符合，所以不能表达目的基因的产物（3分，其

他合理答案可酌情给分）（3）£e〃DNA连接酶（2分）T4DNA连接酶（2分）DNA连接

酶（2分）

解析：⑴分析图1可知,限制酶析〃3AI和氏〃〃HI—切割后形成的黏性末端相同,因

此经BcunWI酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被3AI酶切后的产物连接。

（2）在基因表达载体中，启动子位于目的基因的首端，终止子位于目的基因的尾端，这样

的基因才能衣达。图中甲和丙均不符合，所以不能在宿主细胞中衣达目的基因产物。

（3）DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有DNA连接酶和T4DNA

连接酶，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是T』DNA连接酶。

B组（冲刺满分）

4.（2017北京理综，6分）为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因

C（图1）,拟将其与质粒（图2）聿组，再借助农杆菌导入菊花中。

EcoRIEcoRI

C基因

91

下列操作与实验目的不符的是（）

A.用限制性核酸内切酶EcoR【和连接酶构建重组质粒

B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞

C.在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞

D.用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体h

答案：C

解析：用限制性核酸内切酶反ORI处理目的基因和质粒，可以使目的基因两侧和质粒产

生相同的黏性末端，再用连接的把切口连起来就能构建成重组质粒，故A项正确，不符合题

意。将目的基因导入植物受体细胞的常用方法就是农杆菌转化法，而愈伤组织全能性较高，

是理想的植物受体细胞，故B项正确，不符合题意。质粒中只有潮霉素抗性基因，被转化的

菊花细胞只对潮毒素具有抗性，在培养基中添加卡那霉素，不能筛选被转化的菊花细胞，故

C项错误，符合题意。检测目的基因是否整合到受体细胞的染色体上，可采用分子杂交技术，

故D项正确，不符合题意。

5.（2018全国【I,15分）某种荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这

一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白（L1）基因连接

在GFP基因的5,末端，获得了LI-GFP融合基因（简称为甲），并将其插入质粒P0,构建了

真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1〜E4四种限制酶产生的黏

性末端各不相同。

启动子L1基因GFP基因终止子

ElE2E3E4

回答下列问题：

（1）据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是

使用这两种酶进行酶切是为了保证，也是为了保证。

（2）将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基

因在牛的皮肤细胞中完成了和过程。

（3）为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的

移入牛的中、体外培养、胚胎移植等。

（4）为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组